Ортогональная CCSK-модуляция на основе комплементарных кодовых последовательностей

Игор Олександрович Гепко

doi:10.20535/S0021347022020017

Автор(и)

Игор Олександрович Гепко Украинский государственный центр радиочастот, Україна

DOI:

https://doi.org/10.20535/S0021347022020017

Ключові слова:

M-ичная модуляция, БПФ, комплементарные последовательности

Анотація

Рассмотрены аспекты использования метода модуляции циклическим сдвигом кода CCSK (Cyclic Code Shift Keying) и обработки сигналов в различных телекоммуникационных приложениях: LPI, спутниковая навигация, дальняя космическая связь, в технологии TDCS и в сетях IoT. Сформулирована, и на основе выбора принципиально новой («комплементарной») базисной функции решена проблема разработки метода модуляции/демодуляции, который совмещал бы простоту обработки, характерную для систем сигналов с циклической структурой, и помехоустойчивость, свойственную ортогональным системам. Оценка выигрыша в вычислительных затратах по сравнению с известными ортогональными методами модуляции, и помехоустойчивости в отношении к традиционной CCSK, позволила определить граничные технические параметры, при которых целесообразно применение полученных результатов. Длина «расширяющих» спектр кодовых последовательностей (spreading sequences) при этом составляет от N = 64 до N = 1024, что по сути охватывает весь диапазон практически ценных значений. Полученные результаты позволят существенно продлить срок автономной работы маломощных устройств интернета вещей, повысить энергетический бюджет радиолиний в системах дальней космической связи, сделать возможным прием сигналов со сверхбольшой базой в системах связи с повышенными требованиями к энергетической и структурной скрытности.

Посилання

Э. Д. Витерби, Принципы Когерентной Связи. Москва: Советское радио, 1970.
C. L. Grasse, “JTIDS modular design to use SAW devices,” in Proceedings of International Telemetering Conference, 1977, uri: https://repository.arizona.edu/handle/10150/609741?show=full.
G. M. Dillard, M. Reuter, J. Zeiddler, B. Zeidler, “Cyclic code shift keying: a low probability of intercept communication technique,” IEEE Trans. Aerosp. Electron. Syst., vol. 39, no. 3, pp. 786–798, 2003, doi: https://doi.org/10.1109/TAES.2003.1238736.
A. J. Viterbi, CDMA: Principles of Spread Spectrum Communication. 1995, uri: http://www.amazon.com/exec/obidos/ASIN/0201633744/ref=nosim/eslisbn-20.
R. Roberts, “The ABCs of Spread Spectrum - A Tutorial.” http://sss-mag.com/ss.html.
Y. Yang, L. Zhu, X. Mao, Q. Tan, Z. He, “The spread spectrum GFDM schemes for integrated satellite-terrestrial communication system,” China Commun., vol. 16, no. 12, pp. 165–175, 2019, doi: https://doi.org/10.23919/JCC.2019.12.013.
S. Ma, X. Li, D. Zou, “A CCSK based navigation and communication integrated satellite signal,” in 2021 International Wireless Communications and Mobile Computing (IWCMC), 2021, pp. 1079–1082, doi: https://doi.org/10.1109/IWCMC51323.2021.9498883.
A. J. Garcia-Peña, M. Aubault-Roudier, L. Ries, M.-L. Boucheret, C. Poulliat, O. Julien, “Code shift keying: Prospects for improving GNSS signal designs,” Insid. GNSS, vol. 10, no. 6, pp. 52–62, 2015, uri: https://hal.archives-ouvertes.fr/hal-02533723.
K. Saied, A. C. Al Ghouwayel, E. Boutillon, “Time-synchronization of CCSK short frames,” in 2021 17th International Conference on Wireless and Mobile Computing, Networking and Communications (WiMob), 2021, pp. 307–312, doi: https://doi.org/10.1109/WiMob52687.2021.9606328.
S. M. Killough, M. M. Olama, T. Kuruganti, “Gold code-phase-shift keying: a power and bandwidth efficient communication scheme for smart buildings,” in 2018 IEEE International Workshop Technical Committee on Communications Quality and Reliability (CQR), 2018, pp. 1–6, doi: https://doi.org/10.1109/CQR.2018.8445903.
M.-L. Ku, W. Li, Y. Chen, K. J. Ray Liu, “Advances in energy harvesting communications: past, present, and future challenges,” IEEE Commun. Surv. Tutorials, vol. 18, no. 2, pp. 1384–1412, 2016, doi: https://doi.org/10.1109/COMST.2015.2497324.
X. Da et al., “Embedding WFRFT signals into TDCS for secure communications,” IEEE Access, vol. 6, pp. 54938–54951, 2018, doi: https://doi.org/10.1109/ACCESS.2018.2872936.
И. А. Гепко, “Корреляционные свойства и статистические характеристики периодических комплементарных последовательностей,” Известия вузов. Радиоэлектроника, vol. 38, no. 8, pp. 36–45, 1995.
И. А. Гепко, А. В. Бессалов, “Синтез двух классов ортогональных нелинейных кодов максимального объема,” Известия вузов. Радиоэлектроника, vol. 36, no. 12, pp. 26–31, 1993.
C.-H. Kao, C. Robertson, K. Lin, “Performance analysis and simulation of cyclic code-shift keying,” in MILCOM 2008 - 2008 IEEE Military Communications Conference, 2008, pp. 1–6, doi: https://doi.org/10.1109/MILCOM.2008.4753273.
M. B. Pursley, T. C. Royster, M. Y. Tan, “High-rate direct-sequence spread spectrum,” in IEEE Military Communications Conference, 2003. MILCOM 2003., 2003, vol. 2, pp. 1101–1106, doi: https://doi.org/10.1109/MILCOM.2003.1290331.
Л. Е. Варакин, Системы Связи с Шумоподобными Сигналами. Москва: Радио и связь, 1985.
K. H. A. Karkkainen, “Mean-square cross-correlation as a performance measure for department of spreading code families,” in IEEE Second International Symposium on Spread Spectrum Techniques and Applications, 1992, pp. 147–150, doi: https://doi.org/10.1109/ISSSTA.1992.665668.
T. A. Gulliver, “Matching Q-ary Reed-Solomon codes with M-ary modulation,” IEEE Trans. Commun., vol. 45, no. 11, pp. 1349–1353, 1997, doi: https://doi.org/10.1109/26.649739.
E. R. Berlekamp, “The technology of error-correcting codes,” Proc. IEEE, vol. 68, no. 5, pp. 564–593, 1980, doi: https://doi.org/10.1109/PROC.1980.11696.